数学から生まれた惑星はアインシュタインによって「消去」された

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19 世紀、天文学者たちは太陽系の惑星を計算してバルカンと名付けましたが、実際にそれを観測した人は誰もいませんでした。

太陽系内で太陽に最も近い惑星である水星。写真：NASA — 太陽系内で太陽に最も近い惑星である水星。写真： *NASA*

数百年前、科学者たちは天王星の軌道がニュートンの重力理論の予測とわずかに異なっていることに気づきました。1846年7月、フランスの天文学者で数学者のユルバン・ルヴェリエは、この矛盾は別の惑星によって説明できると示唆し、この未知の天体の軌道について予測を行いました。

ルヴェリエは望遠鏡で新しい惑星を発見することにそれほど興味を持っていませんでした。なぜなら、彼はすでに数学的にその惑星を発見していたからです。観測の任務はドイツの天文学者ヨハン・ゴットフリート・ガレに委ねられました。1846年9月23日、ガレはルヴェリエが新しい惑星があると予測した場所を観測しました。しかし、驚くべきことに、ガレは謎の惑星を観測できず、代わりにその位置から1度以内に海王星を発見しました。

その後、ルヴェリエは別の惑星、水星の観測を依頼されました。太陽に非常に近いため、水星は太陽系で最も観測が難しい惑星の一つです。ルヴェリエは、ニュートン力学を応用して水星の軌道を描くという任務を負いました。

しかし、ルヴェリエは成功しなかった。懸命に努力したが、水星の軌道の偏心は不可解だった。ニュートンの理論によれば、惑星は太陽の周りを楕円軌道で回るはずだったが、観測結果から、水星の軌道は既知の惑星の重力では説明できないほど大きく変動していることが判明した。

天王星の場合と同様に、ルヴェリエは水星の軌道の変化は別の惑星によって引き起こされていると考えました。そして最終的に、この謎の惑星をローマ神話の火の神にちなんで「バルカン」と名付けました。

間もなく天文学者たちはバルカンの観測結果を報告し始め、最初の観測は1859年3月26日にアマチュア天文家のエドモン・モデストによって行われた。モデストの観測結果に基づき、ル・ヴェリエはこの新しい惑星の軌道を計算した。彼は、バルカンが年に2～4回、恒星通過（水星が太陽と地球の間を通過するように、惑星が恒星と観測者の間を通過する現象）すると考えていた。

ルヴェリエは他の観測結果に基づいて計算を精緻化しましたが、バルカンはこれまで信頼できる観測例がありませんでした。この惑星に関する多くの観測結果は、太陽黒点、既知の惑星、そして近傍の恒星によって説明できます。

しかし、バルカンは70年間存在し続けました。1879年には、天文学者テオドール・フォン・オッポルツァーの計算に基づき、バルカンが太陽面を通過するとメディアが報じました。しかし、誰もその惑星を観測しませんでした。人々はその頃のほぼすべての日食のたびにバルカンを探しましたが、観測できませんでした。

最終的に、ルヴェリエが数学的に生成した惑星は、新たな物理理論である一般相対性理論によって「消去」されました。アインシュタインの理論は、他の惑星の影響を受けずに水星の軌道を予測することができました。

一般相対性理論によれば、重力は質量を持つ物体によって引き起こされる時空の曲率の結果であり、質量を持つ物体に近い物体ほどその影響が大きいとされています。したがって、この理論は太陽に最も近い惑星である水星の軌道の揺れを説明できます。太陽系の外縁にある惑星は太陽から遠いため、その影響は小さくなります。

このように、アインシュタインの理論は、他の惑星に頼ることなく、水星、地球、火星、木星、そして他の多くの惑星の軌道を説明できます。この新しい理論の誕生により、バルカンは過去のものとなりました。

Thu Thao （ IFL Scienceによると）

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